48 V strömintegration och precisionssensorer för humanoida robotar

Allegro MicroSystems lanserar nya 48 V strömarkitekturer och precisionsrörelsesensorer utvecklade för applikationer inom fysisk artificiell intelligens (PAI). De integrerade lösningarna är designade för att hantera begränsningar gällande storlek, vikt och säkerhet inom humanoid robotik och samarbetsmiljöer för människa-robot.

Främjande av 48 V strömförsörjningsintegration i trånga arkitekturer
Humanoida robotar använder i allt högre grad 48 V bussarkitekturer för att minimera kabelmassan och minska resistiva förluster genom hela sina mekaniska strukturer. Att på ett säkert sätt trappa ned högre spänningar i begränsade utrymmen medför dock betydande termiska och rumsliga utmaningar. Den integrerade kretsen för strömhantering (PMIC) A81481 löser denna tekniska flaskhals genom att hantera ström- och säkerhetsfunktioner direkt från 48 V-bussen, vilket eliminerar behovet av externa förregulatorer.

Förpackad i ett 6 × 6 mm format integrerar PMIC:en två buck-regulatorer, fem LDO-utgångar (low-dropout) och ett ASIL-D-kompatibelt tre-krets watchdog-diagnostiksystem. Denna arkitektur för direkt strömhantering försörjer distribuerade sensorgrupper, förenklar dragningen på kretskortet och minskar systemets totala ytbehov och materialkostnader (BOM) med cirka 50 procent.

Hantering av ledprecision vid höga vridmoment och magnetiska störningar
Aktuatorer med högt vridmoment placerade i robotars axlar, höfter och knän kräver mycket exakt positionering under konstant mekanisk belastning. De induktiva positionssensorerna A17802 och A17803 upprätthåller mätförlitligheten genom att tolerera variationer i luftgapet via on-chip-kompensering och avancerade filtreringsalgoritmer. Deras inneboende immunitet mot magnetiska ströfält eliminerar behovet av tung, utrymmeskrävande magnetisk avskärmning, vilket ytterligare optimerar ledens vikt. För att passa in i starkt begränsade aktuatordesigner är A17803 inrymd i en ultrakompakt QFN-kapsling.

Fingerfärdighet i mikroleder för robotars sluteffektorer
För att stödja manipulering av mikroleder i robothänder och fingrar utnyttjar portföljen solid-state-teknik som ett kompakt alternativ till traditionella trådlindade resolvrar och optiska pulsgivare. TMR-vinkelsensorn (Tunneling Magnetoresistance) CT310 levererar en vinkelnoggrannhet på under en grad i en 2 × 2 mm DFN-kapsling, vilket ger hög motståndskraft mot föroreningar, mekaniska stötar och kastfel. Vid sidan av denna erbjuder hall-effektsensorn A33023 låg fördröjning i bearbetningen och konfigurerbara digitala utgångar för att stödja sträng diagnostik av funktionell säkerhet.

Sarcomere Dynamics Inc. integrerar dessa rörelsekontroller och ström-IC:er i sitt robotgripdon Scorpion.

"Precis rörelsestyrning, noggrann mätning och effektiv strömhantering är avgörande för avancerad robotmanipulering", uppgav Harpal JS Mandaher, vd för Sarcomere Dynamics Inc. "Vi planerar att fortsätta detta samarbete med vår nästa generations ARTUS Dex, en robothand med 24 frihetsgrader designad för att leverera nästan människoliknande fingerfärdighet i avancerade tillämpningar av fysisk AI."

"I stationära industrirobotar är vikt och storlek ett mindre hinder, eftersom tjocka kablar, stora externa drivsteg och vätskekylsystem kan användas", påpekade Andreas Friedrich, Senior Director of Technology and Strategy på Allegro MicroSystems. "I autonoma humanoida robotar med fler än 30 frihetsgrader räknas varje gram och varje millimeter. Genom att kombinera 48 V strömhantering, robusta drivsteg samt kompakta induktiva sensorer och TMR-sensorer, tillhandahåller vi integrerade tekniska byggstenar designade för att maximera vridmomentet och kontrollera snäva mekaniska toleranser."

Ytterligare kontext
Detta avsnitt beskriver tekniska specifikationer och konkurrensriktmärken som inte inkluderades i det ursprungliga pressmeddelandet.

Inom den autonoma robotsektorn standardiseras övergången till 48 V strömdistribution bland utvecklare som strävar efter att optimera effekt-viktförhållandet. Allegros PMIC A81481 konkurrerar med högintegrerade 48 V buck-kontrollers och strömhanteringslösningar från Texas Instruments och Analog Devices. Medan konkurrenter ofta fokuserar på högeffektiva GaN-integrerade lösningar för motordrifter, riktar sig Allegros direkta integrering av ASIL-D-säkerhetsdiagnostik tillsammans med dubbla buck- och LDO-utgångar specifikt mot de strikta kraven på funktionell säkerhet för samarbetsrobotar som verkar i närheten av människor.

För avkänning av vinkelposition konkurrerar XtremeSense TMR-tekniken direkt med TMR-sensorer från Melexis och Infineon Technologies. Immunitet mot magnetiska ströfält har blivit ett primärt riktmärke för pulsgivare i robotleder. Allegros integrering av on-chip-kompensering för luftgapsvariationer ger en mätbar fördel i att minska kalibreringstiden under robotmontering jämfört med traditionella optiska pulsgivare, vilka kräver rena driftmiljöer och mycket exakt mekanisk uppriktning.

Redigerad av Aishwarya Mambet, Induportals-redaktör, med AI-assistans.

www.allegromicro.com